血清中DNA聚合酶α在阿尔茨海默病中的表达和诊断价值分析

目的探究血清中DNA聚合酶α(DNA polα)在阿尔茨海默病(AD)中的表达水平,分析其在AD中的诊断价值。方法选取2019年3月至2023年4月在首都医科大学宣武医院就诊的AD痴呆(DAT)期患者100例作为DAT组,轻度认知障碍(MCI)期患者43例作为MCI组;同期,选取68例同年龄组别的健康者作为HC组。检测各组血清样本中DNA polα的表达水平,利用受试者工作特征(ROC)曲线分析DNA polα在AD中的诊断价值。结果DAT组血清DNA polα表达水平高于MCI组(P<0.05)和HC组(P<0.001),随着AD病程发展,DNA polα表达水平有递增趋势。DNA polα表达水平与简易智能精神状态检查量表(MMSE)和蒙特利尔认知评估量表(MoCA)评分均呈负相关(r=-0.1553、-0.2037,P<0.05)。DNA polα诊断DAT期的曲线下面积(AUC)为0.682,灵敏度为0.900,特异度为0.412;DNA polα诊断MCI期的AUC为0.546,灵敏度为0.977,特异度为0.250;DNA polα鉴别诊断MCI期和DAT期的AUC为0.664,灵敏度为0.780,特异度为0.535。结论DNA polα在DAT期AD患者中表达水平升高,且其表达水平与AD病程发展存在一定联系,推测DNA polα有可能是诊断AD潜在的血液生物标志物。

Taq DNA聚合酶的分子改造及其在探针法qPCR直扩体系中的应用

Taq DNA聚合酶作为实时荧光定量聚合酶链式反应(qPCR)技术的核心组分,其性能优劣直接影响qPCR技术的进一步发展。然而,野生型Taq DNA聚合酶的耐抑制剂性能差、延伸性能不足。为获得具有高性能的Taq DNA聚合酶,采用基因工程技术将双链DNA结合蛋白Sso7d或Sto7d融合在野生型Taq DNA聚合酶的N端或C端,构建了4个均可溶表达的改造体,再经过耐受性测试筛选较优的改造体,结果显示:改造体Taq-Sto的耐受性最高,其热稳定性不受影响,且在1 s/kbp的延伸条件下能成功扩增靶标,表明Taq-Sto具有增强的延伸性能,在TaqMan探针法qPCR体系中对腐殖酸、单宁酸、全血等抑制剂同样表现出良好的耐受性。EMSA实验发现:Taq-Sto对DNA模板的结合亲和力有所提高,有利于增强Taq-Sto对模板的竞争力;将Taq-Sto应用于非洲猪瘟病毒(ASFV)的TaqMan探针法qPCR检测,与商品化试剂相比,Taq-Sto具有更低的ASFV检出限,且在体积分数为2%~6%的猪粪便样本或猪肉样本中的检测灵敏度分别为100.0%和85.4%,说明Taq-Sto在直扩qPCR检测领域更具有优势。

DNA聚合酶θ:易错的多功能DNA末端修复分子

DNA聚合酶θ(DNA polymerase theta,Polθ)是一种广泛存在于动植物中的DNA修复酶。它在选择性末端连接(alternative end-joining,Alt-EJ)途径中发挥着关键作用,常参与DNA双链断裂(DNA double-strand breaks,DSB)损伤修复。在正常生理状态下,Polθ主要调控基因组稳定性。然而,在恶性肿瘤发生时,Polθ表现出异常高表达水平,并参与调控肿瘤细胞的恶性转变过程。研究表明,抑制Polθ活性可导致同源重组(homologous recombination,HR)缺陷的肿瘤细胞发生合成致死(synthetic lethality,SL)。因此,已经开发出多种针对Polθ的小分子抑制剂,可与其他化疗药物联合使用以抑制恶性肿瘤的发展。此外,敲除或抑制Polθ活性还能增加HR修复效率,从而提高外源基因靶向整合效果。本文综述了Polθ及其介导的Alt-EJ修复机制在生物学功能方面的最新研究进展,为靶向Polθ在肿瘤治疗和基因编辑方面的应用提供理论基础。

DNA聚合酶η小分子抑制剂筛选

DNA损伤修复以及基因组稳定性维持对于动植物正常生长和防御逆境至关重要。针对DNA聚合酶错误掺入导致的基因组不稳定性,本研究以DNA聚合酶η为研究对象,通过计算分子模拟对接的方式,对其可能的小分子抑制剂进行筛选,并对其酶动力学参数进行测定。结果显示:脱氧腺苷三磷酸(deoxyadenosine triphosphate,d ATP)对DNA聚合酶η的活性具有抑制效果,使其延伸的相对效率为36%~42%。分子模拟对接和体外实验结果表明,相较于dATP(亲和力为-26.7 kJ/mol),环鸟苷酸-腺苷酸(cyclic GMP-AMP,cGAMP)与DNA聚合酶η具有更低的结合能(亲和力为-35.1 kJ/mol)。酶动力学参数测定结果也表明,相较于dATP,cGAMP具有更强的抑制能力且在浓度为0.5 mmol/L时达到最强(相对延伸效率为13%)。因此,本研究筛选获得了针对DNA聚合酶η的一种潜在的小分子抑制剂。同时,鉴于该蛋白质高表达导致细胞对抗肿瘤药物(DNA损伤剂)的耐受性,这为新型药物的开发提供了依据。

DNA聚合酶θ的合成致死作用研究

利用合成致死(SL)作用治疗癌症可能会成为一种有效且对患者安全的方案。在诱导合成致死效应的众多因素中,参与DNA修复的因素是最密切相关的。当一个经典的DNA双链断裂(DSB)修复途径发生突变时,替代途径可能是消除肿瘤细胞的靶标。目前,抑制缺乏经典修复途径肿瘤细胞中的RAD52和/或PARP1一直是诱导合成致死作用的潜在靶标,但是,常用的PARP1抑制剂(PARPi)的耐药性是制定治疗方案的最大障碍。由POLQ基因编码的DNA聚合酶θ(Polθ)介导的末端连接(TMEJ)在另一种DSB修复途径起关键作用。因此,它是治疗具有同源重组修复(HRR)缺陷肿瘤的潜在靶点,抑制其活性可以诱导SL。在本综述中,主要讨论了基于靶点Polθ合成致死性的抗癌疗法的现状。

常用限制性内切酶和DNA聚合酶的规范编排

一、限制性内切酶限制酶的命名,1973年由Smith和Nathans提出:用属名的头1个字母和种名的头2个字母,组成3个字母的略语,表示寄主菌的物种名称;如有菌株名,再加上一个字母,即第4个字母表示菌株;1种特殊的菌株,具有几个不同的限制与修饰体系,则以罗马数字表示在该菌株中发现某种酶的先后次序。例如:Eco R I,第1个大写字母E为大肠杆菌Escherichia coli的属名的第1个字母;第2、3两个小写字母co为其种名的2个字母;第4个字母大写R表示所用大肠杆菌的菌株编号。再如,流感嗜血菌(Haemophilus influenzae)用Hin表示。例如,从流感嗜血杆菌d株(Haemophilus influenzad d)中先后分离到3种限制酶,则分别命名为Hin d I、Hin dⅡ和Hin dⅢ。

Pfu-sso7d DNA聚合酶的制备及反应缓冲液的研究

目的:制备有高效扩增长片段以及复杂片段能力的Pfu DNA聚合酶。方法:运用基因工程学方法构建重组质粒pET-28a-Pfu-sso7d,采用优化后的诱导条件对pET-28a-Pfu-sso7d实行诱导表达,将菌液超声破碎并提取上清液,应用镍亲和层析洗脱纯化取得较纯Pfu-sso7d DNA聚合酶。采用qPCR方法对酶进行酶活力单位定量、确定反应缓冲液组分最佳浓度及检测自制Pfu-sso7d DNA聚合酶酶活性。结果:在1 mmol·L^(-1) IPTG、16℃条件下诱导Pfu-sso7d DNA聚合酶菌液16 h,Pfu-sso7d DNA聚合酶高效表达;用20~100 mmol·L^(-1)咪唑可将蛋白洗脱。Pfu-sso7d DNA聚合酶最终活力单位定量为1 U·μL^(-1)。PCR最佳反应缓冲液为pH9.0、20 mmol·L^(-1) Tris-HCl、0.6 mmol·L^(-1) MgSO_(4)、50 mmol·L^(-1) KCl、5 mmol·L^(-1)(NH_(4))_(2)SO_(4)、0.1%Triton X-100,添加剂组分为3%DMSO、1 mol·L^(-1)甜菜碱。Pfu-sso7d DNA聚合酶能高效扩增3000 bp的目的条带,活性达到商用高保真DNA聚合酶水平。结论:基于基因重组制备的Pfu-sso7d DNA聚合酶可进行高效的PCR反应,节省了实验室PCR成本,为进一步提高Pfu DNA聚合酶活性提供一定技术参考。

野生型DNA聚合酶β转染Eca-109细胞后增变基因表型变化

目的:探讨野生型DNA聚合酶β(polbeta)转染人食管癌Eca-109细胞后对其增变基因表型的效应。方法:将经过鉴定的重组pcDNA3.1质粒(插入野生型,wt)-polbeta转染培养的人食管癌Eca-109细胞。将Eca-109细胞分为3组:转染实验组(E)、空质粒转染对照组(C1)和未转染对照组(C2)。应用原位杂交技术显示wt-polbeta和wt-p53的杂交信号,免疫细胞化学染色显示POLB-免疫反应性(IR)和多药耐受(MDR1)-IR,免疫印迹显示wt-polbeta和突变(mt)-polbeta的带型,细胞化学技术检测各组细胞的增殖与分化细胞的比率。结果:polbeta免疫印迹结果显示E组呈现增强的wt-polbeta主带,C1、C2组呈现很弱wt-polbeta主带和显著突变的(mt)-polbeta主带(P<0.01);polbeta免疫细胞化学结果显示E组的强信号定位于细胞核内,C1、C2组信号皆很弱(P<0.01)。E组的wt-polbeta及wt-p53原位杂交的信号强于C1、C2组(P<0.01)。E组MDR1的免疫反应性和增殖与分化细胞的比率低于C1、C2组(P<0.01)。结论:wt-polbeta转染的Eca-109细胞呈现wt-polbeta及wt-p53表达上调而mt-polbeta及MDR1表达下调的增变基因表型减弱。

TaqDNA聚合酶表达载体的构建及表达条件优化

Taq DNA聚合酶是基因工程中最重要的商业化工具酶之一,对于大量分子克隆的教学实验来说,存在一定的经济成本负担。一般基因工程实验室都有能力自主生产Taq酶,这样可以节省大量的科研经费,同时还可以培养学生综合实训能力。研究构建Taq DNA聚合酶表达载体,在大肠杆菌E.coli BL21(ED3)中表达,并成功提取Taq酶,检测其活性。PCR实验表明研究得到的Taq酶与商业化Taq酶的活力相当,为自主生产Taq DNA聚合酶教学实验室和研究实验室提供参考,极大降低实验室Taq酶的成本。

线粒体DNA聚合酶的起源与演化

随着新的DNA聚合酶A家族成员的加入 ,家族内部的系统发育关系需要重新检查 ,来自大肠杆菌DNA聚合酶Ⅰ (DNAPolⅠ )和它的细菌、噬菌体和真核细胞同源物被用来重建这个家族的系统发育史。分析显示 :在真核生物演化的不同阶段 ,线粒体DNA聚合酶基因可能通过水平基因转移方式起源于不同类群的生物。原始真核生物线粒体DNA聚合酶基因可能来源于细菌 ,植物线粒体DNA聚合酶基因可能从质粒获得 ,而真菌和动物线粒体DNA聚合酶基因可能起源于T3 /T7相关噬菌体。

DNA聚合酶Ⅲ全酶的功能和结构的发现

介绍了DNA聚合酶Ⅲ和聚合酶Ⅲ*的发现,DNA聚合酶Ⅲ全酶形式的提出以及全酶亚基的分离。同时,介绍了DNA聚合酶Ⅲ全酶的结构和功能,其中包括α核心的聚合酶功能,ε亚基的3′→5′外切核酸酶活性,β亚基滑动夹子的功能以及γ复合物的结构与功能。

DNA聚合酶对变性高效液相色谱在基因突变检测中的影响

背景与目的:变性高效液相色谱(denaturinghigh-performanceliquidchromatography,DHPLC)是最近发展起来的一种灵敏而高通量的基因突变检测技术,在工作中我们发现某些因素,尤其是DNA聚合酶干扰DHPLC分辨力。本文详细地分析了具校正功能和非校正功能的DNA聚合酶对变性高效液相色谱在基因突变检测中的影响,旨在寻找更适合DHPLC分析的DNA聚合酶。方法:选择长度为268bp、317bp、590bp的3个代表性的片段用于DHPLC分析。选择6种品牌的TaqDNA聚合酶,1种Ampli-TaqgoldDNA聚合酶,4种具校正功能的DNA聚合酶(Pfu和Vent),用这11种酶扩增同一DNA片段,并进行DHPLC检测,分析并鉴定它们对DHPLC峰型的影响。结果:TaqDNA聚合酶对DHPLC分析产生两种明显的负面影响。一是在DHPLC图谱的主峰前,形成一个额外小峰,影响DHPLC对杂合双链的分辨能力。另一种影响是难以形成正常的DHPLC色谱图,导致DHPLC检测的失败。具校正功能的DNA聚合酶和TaqgoldDNA聚合酶对DHPLC几乎不产生这些负面影响。结论:具校正功能的DNA聚合酶比Taq聚合酶更适合于DHPLC突变或SNP分析,尤其是GC含量高的小片段或其它容易受干扰的片段应首选PfuDNA聚合酶用于DHPLC分析。

黄精多糖对衰老小鼠肝线粒体呼吸链酶及DNA聚合酶γ表达的影响

目的探讨黄精多糖对衰老小鼠肝线粒体呼吸链酶及DNA聚合酶γ表达的影响。方法选用昆明小鼠,用D-半乳糖致成亚急性衰老模型,并观察药物对小鼠呼吸链酶复合体Ⅰ、Ⅱ+Ⅲ的活性及DNA聚合酶γmRNA的表达。通过RT-PCR法检测衰老小鼠肝线粒体中DNA聚合酶γ基因在mRNA水平的变化。结果黄精多糖可提高衰老小鼠呼吸链酶活性,降低DNA聚合酶γmRNA的表达。结论黄精多糖可以通过改善肝线粒体能量代谢,使DNA聚合酶γmRNA表达减少,提高呼吸链酶复合体Ⅰ、Ⅱ+Ⅲ而起到延缓衰老的作用。

DNA聚合酶高保真机理的新发现及其在SNP分析中的应用

高保真DNA聚合酶在遗传与进化等生命活动中具有十分重要的生理与病理意义。高保真聚合酶除具有广为人知的校正功能外,最近的实验进一步表明, 由不能及时校正或难于纠正的错配碱基引发的“关”闭 DNA聚合反应的效应, 同样保证了DNA聚合反应终产物的纯度。高保真聚合酶这一“关”闭 DNA聚合反应的能力, 促成了其与耐外切酶消化的3′末端碱基特异性引物共同构成一个 SNP敏感性纳米级复合分子“开/关”,高保真聚合酶分子中相距三纳米的聚合中心和3′→5′外切酶酶解中心则既合作又独立地起到了复合分子开关中“开”和“关”的效能:对于配对的引物,则直接在该酶的聚合中心进行聚合反应,即“开”的效应;而对于 3′末端错配的引物,则从该酶的聚合中心转移至3′→5′外切酶的酶解中心,由于引物修饰了的 3′末端耐外切酶的特点,继而出现了一种长时间无酶解产物的酶解过程,最后因酶的聚合中心空转而“关”闭 DNA聚合反应,即“关”的效应。这一新的复合分子“开/关”在很大程度上满足了后基因时代对SNP分析的要求。该SNP分子开关的应用, 使基因诊断提高到单碱基水平。同时, 利用该方法通过SNP对基因组扫描, 在单基因遗传病病因研究及法医学鉴定上具有很强的理论和实用价值。

一种DNA扩增的新技术:利用热稳定的Bst DNA聚合酶驱动跨越式滚环等温扩增反应

Bst DNA聚合酶具有热稳定性、链置换活性及聚合酶活性,在体外DNA等温扩增反应中起重要作用.本文利用Bst DNA聚合酶的5'→3'聚合酶、核苷酸(末端)转移酶及链置换酶活性发展了一种新的体外环式DNA扩增技术跨越式滚环等温扩增(saltatory rolling circle amplification,SRCA).在SRCA反应中,Bst DNA聚合酶以上游引物P1为模板合成其互补链RcP1,并和P1形成双链DNA;之后,Bst DNA聚合酶用其核苷酸转移酶活性在其P1的3'末端沿5'→3'方向随机掺入脱氧核糖核苷酸聚合形成寡聚核苷酸(dNMP)m序列,即DNA的合成反应跨越了RcP1与下游引物P2之间的缺口;然后,以下游引物P2为模板形成互补序列(RcP2);接着,Bst DNA聚合酶继续将脱氧核糖核苷酸随机添加到RcP2的3'末端,形成(dNMP)n序列.继而,Bst DNA聚合酶以RcP1为模板,继续催化聚合反应合成互补新链,并通过其链置换酶活性替换P1;如此往复,形成[P1-(dNMP)m-RcP2-(dNMP)n-…]序列.本文通过电泳、酶切、测序等方法对扩增产物进行分析,演绎出上述扩增过程,并就工作原理进行了讨论.该反应可能对开发等温扩增技术检测微生物有一定助益,也为解释环介导等温扩增技术中假阳性反应和滚环等温扩增反应中的背景信号提供了线索.

食管癌高发区人食管癌组织中DNA聚合酶β基因突变检测

目的 :研究林州市食管癌高发区病例的食管癌组织中DNA聚合酶 β基因 (polβ)的突变情况。 方法 :利用PT PCR、SSCP和序列分析对食管癌高发区 5 0例食管癌及癌旁组织标本中polβ基因进行检测。 结果 :5 0例食管癌标本中有 2 2例 polβ发生变异 ,突变率为 4 4 % (2 2 /5 0 ) ;而癌旁组织仅 2例异常 ,突变率为 4 % (2 /5 0 )。突变形式有 :5 8bp(177位到 2 34位 )的基因片段缺失 ;375位A→G(Ile→Val) ,4 5 4位T→C(Phe→Ser) ,4 6 2位G→T(Glu→终止码 ) ,4 6 6位G→A(Gly→Glu) ,6 13位A→T(Lys→Ile) ,6 4 8位G→C(Gly→Arg) ,6 6 0位A→G(Arg→Gly)。结论 :食管癌高发区食管癌组织存在 polβ基因突变 ,且突变率较高 ;该酶基因突变可能与食管癌的发生。

全反式维甲酸对人食管癌细胞增殖及DNA聚合酶β表达的影响

目的 研究全反式维甲酸对人食管癌细胞诱导分化作用。方法 在体外细胞培养的基础上 ,观察细胞形态学的变化 ,细胞增殖动力学的变化。采用MTT比色法测定细胞增殖抑制率 ,免疫组化和westernblot方法检测DNA聚合酶 β(polβ)蛋白表达。结果 经全反式维甲酸处理后 ,人食管癌Eca10 9细胞的细胞形态趋向良性分化 ,细胞增殖指数明显降低。polβ表达降低。结论 全反式维甲酸对人食管癌Eca10 9细胞有诱导分化作用 ,其机理可能是抑制 polβ的表达 ,改变细胞的形态结构和生物学特性 。

脑胶质瘤组织中DNA聚合酶β基因突变检测

目的:研究人脑胶质瘤组织中DNA聚合酶β基因(polβ)的突变情况。方法:应用RT-PCR及SSCP检测22例脑胶质瘤、4例脑膜瘤、3例垂体瘤及1例肺部转移性鳞癌标本中polβ的表达,利用DNASIS、OMIGA软件及Chou&Fasman算法对扩增产物进行序列分析及蛋白质二、三级结构分析。结果:脑胶质瘤组织中DNApolβ突变率为6/22,共8个突变位点,2例发生504位A→G(131位Lys→Glu)、748位A→G(212位His→Arg)突变,2者蛋白质二级结构亦明显改变;598位T→C(162位Val→Ala)突变2例,但2者蛋白质二级结构无明显改变;2例Ⅲ级星形细胞瘤分别有2个和3个突变位点,但其各有1个相应的氨基酸未发生变异。Ⅱ级以下脑胶质瘤及脑膜瘤、垂体瘤等良性脑肿瘤组织均未发现DNApolβ基因突变。1例肺癌脑部转移性鳞状细胞癌DNApolβ基因出现5个突变位点,737位A→C(208位Pro未变异)、744位T→G(211位Lue→Val)、830位C→G(239位Cys→Trp)、866位A→C(251位Pro未变异)、870位A→C(253位Arg未变异),但蛋白质二级结构未改变。蛋白质三维结构图显示脑胶质瘤组织中6个氨基酸变异位点中,5个位于掌部,1个位于拇指部。结论:脑胶质瘤细胞中存在DNApolβ基因突变,且这些突变位点均为DNApolβ基因(尤其是掌部)活化结构域。提示脑胶质瘤的发生和发展可能与DNApolβ基因突变有关。

Taq DNA聚合酶功能区域的定位

通过参Ｕ法定点突变产生了ＴａｑＤＮＡ聚合酶Ｎ端分别缺失３个，２３５个，２８７个和４４３个氨基酸的４个缺失体，利用Ｂａｌ－３１连续缺失法产生了ＴａｑＤＮＡ聚合酶的Ｃ端分别缺失了２个、１６个、２９个、３２个、３４个氨基酸的５个缺失体．经ＤＮＡ聚合酶活性测定表明Ｎ端缺失３个，２３５个，２８７个氨基酸后活力和完整的Ｔａｑ相近，而缺失４４３个氨基酸后则失去了ＤＮＡ聚合酶活力；Ｃ端的５个缺失体都失去了ＤＮＡ聚合酶活性．据此ＴａｑＤＮＡ聚合酶的功能区域被定位在２８７～８３２氨基酸之间．

基因重组Taq DNA聚合酶的制备

目的制备重组Taq DNA聚合酶,为PCR提供试剂。方法用Taq DNA聚合酶基因的pTaq表达质粒转化E.coli菌株,异丙基硫代-β-D-半乳糖苷(IPTG)诱导12 h表达Taq DNA聚合酶,溶菌酶、NP40裂解细菌,硫酸铵沉淀、4℃透析,SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)和PCR扩增分析其纯度和活性。结果分离纯化制备的Taq酶,纯度、活性都可与同类产品相比,能有效扩增DNA片段。结论该方法制备可用于PCR的Taq酶具有快速简便的优点。